Spis treści. Spis treści

Transkrypt

1

2 Spis treści Spis treści 1 Buderus Pompy ciepła powietrze-woda Argumenty, które przemawiają za pompą ciepła Buderus Podstawy Sposób działania pomp ciepła Sprawność techniczna, współczynnik wydajności i roczny współczynnik efektywności Sprawność techniczna Współczynnik wydajności Przykład obliczenia współczynnika wydajności na podstawie różnicy temperatur Porównanie współczynników wydajności różnych pomp ciepła wg PN-EN Roczny współczynnik efektywności Współczynnik nakładu Znaczenie dla projektowania instalacji Projektowanie i dobór pomp ciepła Sposób postępowania Określenie obciążenia grzewczego budynku (zapotrzebowania na ciepło) Istniejące obiekty Nowe budynki Moc dodatkowa do przygotowania c.w.u Dodatkowa moc w okresach blokady zakładu energetycznego Określenie wielkości pompy ciepła Praca monoenergetyczna ryb biwalentny Izolacja termiczna Naczynie wzbiorcze Ogrzewanie basenu Basen odkryty Basen kryty Wybór i możliwości ustawienia pompy ciepła Ustawienie na zewnątrz (WPL.. A) Miejsce ustawienia Połączenia rurowe do przyłączy instalacji ogrzewczej Przyłącze wody grzewczej Kondensat Wymagania dot. izolacji akustycznej Podstawowe pojęcia z akustyki Wartości graniczne imisji dźwięku wewnątrz i na zewnątrz budynków Wpływ miejsca ustawienia pomp ciepła na emisję hałasu i emisję drgań Pozostawienie szczeliny w posadzce Przygotowanie wody i jakość unikanie szkód w instalacjach ogrzewczych ciepłej wody Rozporządzenie w sprawie oszczędzania energii (EnEV) - przepisy niemieckie EnEV 2009 wprowadzono istotne zmiany w porównaniu do EnEV Streszczenie EnEV Ustawa o odnawialnych źródłach energii cieplnej (EEWärmeG) - przepisy niemieckie Określenie zapotrzebowania do przygotowania ciepłej wody Definicja małych i dużych instalacji Wymagania dot. podgrzewacza wody użytkowej Przewody cyrkulacyjne Składniki instalacji pompy ciepła Pompa ciepła Logatherm WPL14/18/25/31 A do ustawienia na zewnątrz Właściwości Przegląd elementów urządzenia Wymiary i dane techniczne Krzywe mocy WPL.. A Odstępy minimalne Charakterystyka Przyłącze elektryczne Zarządzanie pompą ciepła HMC Płyta dodatkowa HMC20 Z Czujnik temperatury i wielkość sterująca Przygotowanie c.w.u Podgrzewacz pojemnościowy SH380 EW oraz SH440 EW Opis i zakres dostawy Wymiary i dane techniczne Cyrkulacja Strata ciśnienia wymiennika ciepła Ciągła moc grzewcza c.w.u Biwalentny podgrzewacz pojemnościowy c.w.u. solarny SBH350 EW oraz SBH450 EW Opis i zakres dostawy Wymiary i dane techniczne Cyrkulacja Strata ciśnienia wymiennika ciepła Zasobnik buforowy PS200 EW i PS500 EW Opis i zakres dostawy Wymiary i dane techniczne Wielofunkcyjny zasobnikowy podgrzewacz c.w.u. KNW600 EW i KNW830 EW Opis i zakres dostawy Wymiary i dane techniczne Krzywe straty ciśnienia, licznik ciepła Logatherm WPL (2013/04)

3 Spis treści 5 Przykłady instalacji WPL.. A kw Pompa ciepła Logatherm WPL.. A, dwa obiegi grzewcze, zasobnik buforowy i podgrzewacz pojemnościowy c.w.u Pompa ciepła Logatherm WPL.. A, dwa obiegi grzewcze, gazowy kocioł kondensacyjny, zasobnik buforowy i podgrzewacz pojemnościowy c.w.u Pompa ciepła Logatherm WPL.. A, dwa obiegi grzewcze, gazowy kocioł kondensacyjny, zasobnik buforowy i dwa podgrzewacze pojemnościowe c.w.u Pompa ciepła Logatherm WPL.. A, dwa obiegi grzewcze, kocioł stojący, zasobnik buforowy i biwalentny zasobnik solarny Pompa ciepła Logatherm WPL...A, trzy obiegi grzewcze, układ obejściowy bufora, stojący kocioł, zasobnik buforowy i podgrzewacz pojemnościowy c.w.u Pompa ciepła Logatherm WPL...A, dwa obiegi grzewcze, kominek wodny, wielofunkcyjny podgrzewacz zasobnikowy c.w.u. i instalacja solarna Pompa ciepła Logatherm WPL.. A, dwa obiegi grzewcze, kocioł na paliwo stałe, zasobnik buforowy pompy ciepła, zasobnik buforowy kotła na paliwo stałe i podgrzewacz pojemnościowy c.w.u Pompa ciepła Logatherm WPL...A, dwa obiegi grzewcze, kominek wodny, zasobnik buforowy, biwalentny podgrzewacz solarny i wymiana warstwowa ciepła Dwie pompy ciepła Logatherm WPL...A (kaskada), dwa obiegi grzewcze, zasobnik buforowy i podgrzewacz pojemnościowy c.w.u Pompa ciepła Logatherm WPL.. A, dwa obiegi grzewcze, basen, zasobnik buforowy i podgrzewacz pojemnościowy c.w.u WPL31 A Pompa ciepła Logatherm WPL31 A, dwa obiegi grzewcze, zasobnik buforowy z grzałkami el. prętowymi i podgrzewacz pojemnościowy c.w.u. z grzejnikiem kołnierzowym Dwie pompy ciepła Logatherm WPL31 A (kaskada), trzy obiegi grzewcze, stojący kocioł, układ obejściowy bufora, zasobnik buforowy i podgrzewacz pojemnościowy c.w.u Załącznik Normy i przepisy Wskazówki dot. bezpieczeństwa Dane ogólne Wskazówki dot. podgrzewacza pojemnościowego c.w.u. do pomp ciepła Wymagane usługi abele przeliczeniowe Znaki formalne Zawartość energetyczna różnych paliw Pompy ciepła znak jakości Deklaracja zgodności Skorowidz Osprzęt dodatkowy Osprzęt pomp ciepła do ustawienia na zewnątrz Ogólny osprzęt dodatkowy Logatherm WPL (2013/04) 3

4 1 Buderus Pompy ciepła powietrze-woda 1 Buderus Pompy ciepła powietrzewoda 1.1 Argumenty, które przemawiają za pompą ciepła Buderus Niemcy są wiodącym krajem w zakresie ochrony klimatu. Dotrzymano zobowiązań wynikających z protokołu zkioto. Nie można jednak spocząć na laurach, ponieważ wiele jeszcze brakuje do osiągnięcia średnioterminowych celów klimatycznych. Decydujące znaczenie w dążeniu do ich osiągnięcia ma wybór sposobu ogrzewania. Na podstawie analiz branżowych można przypuszczać, że pompy ciepła będą z tego względu coraz chętniej używane. Pompy ciepła powietrze-woda będą wyznaczać trendy, zwłaszcza w zakresie modernizacji, dzięki elastycznym możliwościom montażu i coraz większej wydajności. Niniejsze materiały obejmują wersję Logatherm WPL...A do montażu zewnętrznego. Niezawodność gwarantująca wój spokój Pompy ciepła powietrze-woda Buderus spełniają wymagania jakościowe firmy Bosch dotyczące najwyższej funkcjonalności i żywotności. Urządzenia są sprawdzane i testowane w fabryce. Bezpieczeństwo gwarantowane przez dużą markę: części zamienne i serwis nawet po 15 latach W wysokim stopniu ekologiczna Podczas używania pompy ciepła energia odnawialna stanowi ok. 75 % energii grzewczej; przy zastosowaniu zielonego prądu (energia wiatru, wody i słoneczna) energia odnawialna może stanowić nawet 100 %. Brak emisji podczas pracy Bardzo dobra ocena w niemieckim rozporządzeniu o oszczędzaniu energii W pełni niezależna i przyszłościowa Niezależna od oleju i gazu Brak uzależnienia od zmian cen oleju i gazu Ograniczenie emisji CO 2 Wyjątkowo ekonomiczna Nawet do 50 % mniejsze koszty eksploatacji w porównaniu do oleju i gazu rwała i niewymagająca znacznej konserwacji technologia z zamkniętymi obiegami Najniższe koszty bieżące; brak kosztów związanych np. z konserwacją palnika, wymianą filtra i usługami kominiarskimi Nie są konieczne inwestycje związane z budową kotłowni i komina Brak nakładów (finansowych) związanych z wykonaniem odwiertu, koniecznych w przypadku pomp ciepła typu glikol-woda i woda-woda. Prosta i bezproblemowa Brak konieczności uzyskania zezwolenia od urzędów ochrony środowiska Brak szczególnych wymagań dotyczących wielkości działki Czynności, jakie należy wykonać na działce, ograniczają się do wykonania podestu i wykopania rowu dla przewodów zasilających w przypadku pomp ciepła montowanych na zewnątrz. 4 Logatherm WPL (2013/04)

5 Podstawy 2 2 Podstawy 2.1 Sposób działania pomp ciepła Mniej więcej jedna czwarta całkowitego zużycia energii przypada na prywatne gospodarstwa domowe. W gospodarstwach domowych około trzech czwartych zużytej energii przeznacza się na ogrzewanie pomieszczeń. Powyższe dane wskazują wyraźnie, gdzie należy zastosować rozwiązania mające na celu oszczędność energii i ograniczenie emisji CO 2. Dobre rezultaty można uzyskać dzięki np. ulepszeniu izolacji cieplnej, stosowaniu nowoczesnych okien i oszczędnego, przyjaznego dla środowiska systemu grzewczego il Rys. 1 Zużycie energii w prywatnych gospodarstwach domowych [1] Ogrzewanie 78 % [2] Ciepła woda 11 % [3] Pozostałe urządzenia 4,5 % [4] Chłodzenie, mrożenie 3 % [5] Pranie, gotowanie, zmywanie [6] Światło 1 % Pompa ciepła pobiera większą część energii grzewczej ze środowiska, podczas gdy jedynie niewielka część dostarczana jest w postaci energii roboczej. Sprawność techniczna pompy ciepła (współczynnik wydajności) mieści się w zakresie pomiędzy 3 i 6, w przypadku pompy ciepła powietrze-woda pomiędzy 3 i 4. Z tego względu pompy ciepła stanowią idealne rozwiązanie zapewniające oszczędne i przyjazne dla środowiska ogrzewanie Rys. 2 Przepływ temperatury w pompie ciepła powietrzewoda z montażem zewnętrznym (przykład) [1] Energia napędowa [2] Powietrze 0 C [3] Powietrze -5 C [4] Powrót instalacji ogrzewczej 28 C [5] Zasilanie instalacji ogrzewczej 35 C il Ogrzewanie ciepłem z otoczenia Pompa ciepła umożliwia wykorzystanie ciepła z otoczenia (gruntu, powietrza lub wody gruntowej) do ogrzewania i przygotowania c.w.u. Sposób działania Sposób działania pomp ciepła opiera się na sprawdzonej i niezawodnej zasadzie działania lodówki. Lodówka odbiera ciepło z chłodzonych produktów i przekazuje je przez tylną ścianę do powietrza w pomieszczeniu. Pompa ciepła odbiera ciepło z otoczenia i przekazuje je do instalacji ogrzewczej. Wykorzystuje się przy tym fakt, że ciepło zawsze przepływa od źródła do odbiornika ciepła (od ciepłego do zimnego), podobnie jak rzeka zawsze płynie w dół doliny (od źródła do ujścia ). Pompa ciepła wykorzystuje (podobnie jak lodówka) naturalny kierunek przepływu od ciepłego do zimnego w zamkniętym obiegu czynnika chłodniczego z parownikiem, sprężarką, skraplaczem i zaworem rozprężnym. Pompa ciepła pompuje przy tym ciepło z otoczenia na wyższy poziom temperatury, który można wykorzystać do ogrzewania. W parowniku (1) znajduje się płynny środek roboczy o bardzo niskiej temperaturze wrzenia (tzw. czynnik chłodniczy). Czynnik chłodniczy ma niższą temperaturę niż źródło ciepła (np. grunt, woda, powietrze) oraz niższe ciśnienie. Ciepło przepływa zatem od źródła do czynnika chłodniczego. W efekcie czynnik chłodniczy nagrzewa się powyżej swojej temperatury wrzenia, odparowuje i jest zasysany przez sprężarkę. Sprężarka (2) spręża odparowany (gazowy) czynnik chłodniczy, powodując znaczny wzrost jego ciśnienia. Wskutek tego gazowy czynnik chłodniczy jeszcze bardziej się nagrzewa. Dodatkowo następuje również zamiana energii napędowej sprężarki w ciepło, które przekazywane jest do czynnika chłodniczego. W ten sposób temperatura czynnika chłodniczego coraz bardziej wzrasta do momentu, aż przekroczy ona wartość niezbędną dla instalacji ogrzewczej do ogrzewania i przygotowania c.w.u. Po osiągnięciu określonej wartości ciśnienia i temperatury czynnik chłodniczy przepływa dalej do skraplacza. W skraplaczu (3) gorący, gazowy czynnik chłodniczy oddaje ciepło pobrane z otoczenia (źródło ciepła) oraz pozyskane z energii napędowej sprężarki do chłodniejszej instalacji ogrzewczej (odbiór ciepła). emperatura czynnika chłodniczego spada przy tym poniżej punktu skraplania, co powoduje ponowne przejście w stan ciekły. Czynnik chłodniczy, będący ponownie w stanie ciekłym, nadal jednak znajdujący się pod wysokim ciśnieniem, przepływa do zaworu rozprężnego. Zawór rozprężny (4) redukuje ciśnienie czynnika chłodniczego do wartości początkowej, zanim popłynie on z powrotem do parownika i znów pobierze ciepło zotoczenia. Logatherm WPL (2013/04) 5

6 2 Podstawy Schematyczna prezentacja sposobu działania instalacji pompy ciepła 75 % 25 % 100 % +2 C 2 C +27 C C 0 C (2,8 bar) 88 C (23,5 bar) Rys. 3 Obieg czynnika chłodniczego w instalacji pompy ciepła (z czynnikiem chłodniczym R407C) [1] Parownik Współczynnik wydajności [2] Sprężarka [3] Skraplacz [4] Zawór rozprężny 2.2 Sprawność techniczna, współczynnik wydajności i roczny współczynnik efektywności Sprawność techniczna Sprawność techniczna (η) opisuje stosunek mocy użytkowej do mocy pobranej. W idealnych procesach sprawność techniczna wynosi 1. Procesy techniczne są zawsze związane ze stratami, dlatego sprawności techniczne urządzeń technicznych są zawsze mniejsze niż 1 (η < 1). 4,5 C (2,8 bar) 50 C (23,5 bar) il Współczynnik wydajności ε, zwany również COP (ang. Coefficient Of Performance), to współczynnik uzyskany w drodze pomiarów lub obliczeń, odnoszący się do pomp ciepła przy specjalnie zdefiniowanych warunkach eksploatacyjnych, podobny do standardowego zużycia paliwa przez samochody. Współczynnik wydajności ε opisuje stosunek użytecznej mocy cieplnej do pobranej elektrycznej mocy napędowej sprężarki. Współczynnik wydajności, jaki może zostać osiągnięty przez pompę ciepła, zależny jest od różnicy temperatur pomiędzy źródłem ciepła a odbiornikiem ciepła. W odniesieniu do nowoczesnych urządzeń obowiązuje następująca zasada obliczania współczynnika wydajności ε na podstawie różnicy temperatur: Q η N = P el F. 1 Wzór do obliczenia sprawności technicznej [η] Sprawność techniczna [Q N ] Oddana moc użyteczna [P el ] Doprowadzona moc elektryczna Pompy ciepła pobierają dużą część energii ze środowiska. Część ta nie jest traktowana jako energia doprowadzona, ponieważ jest ona darmowa. Jeżeli sprawność techniczna byłaby obliczona z uwzględnieniem tych warunków, wynosiłaby > 1. Ze względów technicznych jest to nieprawidłowe; w celu opisu stosunku energii użytkowej do energii wydatkowanej (w tym wypadku czystej energii roboczej) wprowadzono dla pomp ciepła współczynnik wydajności (COP). Współczynnik wydajności pomp ciepła wynosi pomiędzy 3 a 6. Δ+ 0 ε = 0, = 0, Δ F. 2 Wzór do obliczania współczynnika wydajności na podstawie temperatury [] emperatura bezwzględna odbiornika ciepła w K [ 0 ] emperatura bezwzględna źródła ciepła w K Do obliczenia na podstawie stosunku mocy grzewczej do poboru mocy elektrycznej stosuje się następujący wzór: Q ε = COP = H P el F. 3 Wzór do obliczania współczynnika wydajności na podstawie poboru mocy elektrycznej [P el ] Pobór mocy elektrycznej w kw [Q H ] Zapotrzebowanie na ciepło w kw 6 Logatherm WPL (2013/04)

7 Podstawy Przykład obliczenia współczynnika wydajności na podstawie różnicy temperatur Poszukiwany jest współczynnik wydajności pompy ciepła w przypadku ogrzewania podłogowego o temperaturze zasilania 35 C i ogrzewania grzejnikowego o temperaturze 50 C przy temperaturze źródła ciepła wynoszącej 0 C. Ogrzewanie podłogowe (1) = 35 C = ( ) K = 308 K 0 = 0 C = ( ) K = 273 K Δ = 0 = ( ) K = 35 K Obliczenie zgodnie ze wzorem 2: 308 K ε = 0, = 0, = 4,4 Δ 35 K Ogrzewanie grzejnikowe (2) = 50 C = ( ) K = 323 K 0 = 0 C = ( ) K = 273 K Δ = 0 = ( ) K = 50 K Obliczenie zgodnie ze wzorem 2: COP K ε = 0, = 0, = 3,2 Δ 50 K Na przykładzie tym widać, że współczynnik wydajności dla ogrzewania podłogowego jest o 36 % wyższy niż dla ogrzewania grzejnikowego. Wynika z tego zasada: wzrost temperatury mniejszy o 1 C = współczynnik wydajności większy o 2,5 % Δ = 35 K, ε = 4,4 2 Δ = 50 K, ε = 3, Δ (K) il Rys. 4 Współczynniki wydajności wg przykładowego obliczenia [COP] Współczynnik wydajności ε [Δ] Różnica temperatur Porównanie współczynników wydajności różnych pomp ciepła wg PN-EN W celu orientacyjnego porównania różnych pomp ciepła w normie PN-EN podano warunki obowiązujące przy wyznaczaniu współczynnika wydajności, np. rodzaj źródła ciepła i temperatura jego nośnika ciepła. Glikol 1) / Woda 2) [ C] Woda 1) / Woda 2) [ C] Powietrze 1) / Woda 2) [ C] B0/W35 W10/W35 A7/W35 B0/W45 W10/W45 A2/W35 B5/W45 W15/W45 A 7/W35 ab. 1 Porównanie pomp ciepła wg DIN-EN ) Źródło ciepła i temperatura nośnika ciepła 2) Odbiór ciepła i temperatura na wylocie z urządzenia (zasilanie instalacji ogrzewczej) [A] Air (ang. powietrze) [B] Brine (ang. glikol) [W] Water (ang. woda) Współczynnik wydajności wg PN-EN oprócz poboru mocy sprężarki uwzględnia również moc napędową agregatów pomocniczych, proporcjonalną moc pompy glikolu wzgl. pompy wodnej wzgl. w przypadku pomp ciepła powietrze-woda proporcjonalną moc wentylatora. akże rozróżnienie na urządzenia z wbudowaną pompą i urządzenia bez wbudowanej pompy w praktyce prowadzi do znacznych różnic współczynnika wydajności. Z tego względu celowe jest porównywanie tylko pomp ciepła o tym samym typie konstrukcji. Wartości współczynnika wydajności podawane dla pomp ciepła Buderus(ε, COP) odnoszą się do obiegu czynnika chłodniczego (bez proporcjonalnej mocy pompy) oraz dodatkowo do metody obliczeń wg normy PN-EN dla urządzeń z wbudowaną pompą Roczny współczynnik efektywności Ponieważ współczynnik wydajności odzwierciedla jedynie stan chwilowy w ściśle określonych warunkach, dla uzupełnienia podaje się współczynnik efektywności. Zazwyczaj podaje się go w postaci rocznego współczynnika efektywności β (ang. seasonal performance factor), który wyraża stosunek całkowitej ilości ciepła użytkowego oddawanego przez instalację pompy ciepła w ciągu roku oraz energii elektrycznej pobranej przez instalację w tym samym okresie. Wytyczne VDI 4650 opisują procedurę umożliwiającą przeliczenie współczynników wydajności uzyskanych w wyniku pomiarów na stanowiskach badawczych na roczny współczynnik efektywności odnoszący się do rzeczywistej eksploatacji w konkretnych warunkach. W ten sposób możliwe jest orientacyjne obliczenie rocznego współczynnika efektywności. Uwzględniane są przy tym typ konstrukcji pompy ciepła oraz różne współczynniki korygujące związane z warunkami eksploatacji. W celu uzyskania dokładnych wartości można wykonać symulację przy użyciu odpowiedniego oprogramowania. Poniżej przedstawiono znacznie uproszczoną metodę obliczania rocznego współczynnika efektywności: Logatherm WPL (2013/04) 7

8 2 Podstawy β = Q wp W el F. 4 Wzór do obliczania rocznego współczynnika efektywności [β] Roczny współczynnik efektywności [Q wp ] Ilość ciepła w kwh oddana przez instalację pompy ciepła w ciągu roku [W el ] Energia elektryczna w kwh pobrana przez instalację pompy ciepła w ciągu roku Współczynnik nakładu W celu umożliwienia oceny wydajności energetycznej różnych technologii grzewczych również dla pomp ciepła wprowadzone mają zostać obecnie powszechnie stosowane tzw. współczynniki nakładu e wg normy DIN V Współczynnik nakładu źródła ciepła e g informuje o ilości energii nieodnawialnej, jaką dana instalacja potrzebuje do spełnienia swojego zadania. Dla pompy ciepła współczynnik nakładu źródła ciepła jest wartością odwrotną rocznego współczynnika efektywności: e 1 W g = el -- = ß Q wp F. 5 Wzór do obliczania współczynnika nakładu źródła ciepła [β] Roczny współczynnik efektywności [e g ] Współczynnik nakładu źródła ciepła dla pompy ciepła [Q wp ] Ilość ciepła w kwh oddana przez instalację pompy ciepła w ciągu roku [W el ] Energia elektryczna w kwh pobrana przez instalację pompy ciepła w ciągu roku Znaczenie dla projektowania instalacji Projektując instalację, można pozytywnie wpłynąć na współczynnik wydajności i związany z nim roczny współczynnik efektywności poprzez przemyślany wybór źródła ciepła oraz systemu rozdziału ciepła: im mniejsza różnica pomiędzy temperaturą zasilania a temperaturą źródła ciepła, tym lepszy współczynnik wydajności. Najlepszy współczynnik wydajności uzyskuje się przy wysokich temperaturach źródła ciepła i niskich temperaturach zasilania w systemie rozdziału ciepła. Niskie temperatury zasilania uzyskuje się przede wszystkim poprzez ogrzewania powierzchniowe. Przy projektowaniu instalacji należy znaleźć kompromis pomiędzy efektywnością działania instalacji pompy ciepła a kosztami inwestycji, tj. nakładami na budowę instalacji. 8 Logatherm WPL (2013/04)

9 Projektowanie i dobór pomp ciepła 3 3 Projektowanie i dobór pomp ciepła 3.1 Sposób postępowania Kroki niezbędne do zaprojektowania i doboru systemu grzewczego z pompą ciepła przedstawione są na rys. 5. Dokładny opis znajduje się w kolejnych rozdziałach. Obliczenie zapotrzebowania energetycznego Ogrzewanie Woda ciepła obliczenie za pomocą obliczenie za pomocą Metoda oszacowania, DIN-EN Metoda oszacowania, DIN 4708 Założenia i wybór pompy ciepła Sposób pracy monoenergetyczna biwalentna Czasy blokady zakł. energ. Wybór urządzenia Przykłady planowania (wybór układów hydraulicznych instalacji) ypy urządzeń WPL.. A 1 obieg grzewczy 2 obiegi grzewcze Przygotowanie c.w.u. Solarne przygotowanie c.w.u. Przyłączenie kotła opalanego drewnem Basen Przyłączenie kotła ryb równoległy L Rys. 5 Projektowanie i dobór systemu grzewczego z pompą ciepła Logatherm WPL (2013/04) 9

10 3 Projektowanie i dobór pomp ciepła 3.2 Określenie obciążenia grzewczego budynku (zapotrzebowania na ciepło) Dokładnego obliczenia obciążenia grzewczego dokonuje się wg normy PN-EN Poniżej opisane są przybliżone procedury, które można zastosować do oszacowania; nie mogą one jednak zastąpić szczegółowego, indywidualnego obliczenia Istniejące obiekty Przy wymianie istniejącego systemu grzewczego obciążenie grzewcze można oszacować na podstawie zużycia paliwa w starej instalacji ogrzewczej. W przypadku ogrzewania gazowego: Q[ kw] Zużycie [ m 3 a] = m 3 a kw W przypadku ogrzewania olejowego: Q[ kw] = Zużycie [ l a] m 3 l/a kw Aby wyrównać wpływ wyjątkowo zimnych lub ciepłych lat, należy ustalić zużycie paliwa w ciągu wielu lat. Przykład: Do ogrzewania domu w ostatnich 10 latach zużyto łącznie litrów oleju opałowego. Jak duże jest obciążenie grzewcze? Uśrednione zużycie oleju opałowego na rok wynosi: Zużycie [ l/a] = Zużycie [] l = Czas [ a] l lat Stąd wyliczone obciążenie grzewcze wynosi: = 3000 l/a Rodzaj izolacji budynku Izolacja według WSchVO 1982 Wskaźnikowe obciążenie grzewcze q [W/m 2 ] Izolacja według WSchVO 1995 ab. 2 Wskaźnikowe zapotrzebowanie na ciepło Nowe budynki Potrzebną moc cieplną do ogrzewania mieszkania lub domu można określić w przybliżeniu na podstawie wielkości ogrzewanej powierzchni i wskaźnikowego zapotrzebowania na ciepło. Wskaźnikowe zapotrzebowanie na moc cieplną zależne jest od izolacji cieplnej budynku (tab. 3). Rodzaj izolacji budynku Wskaźnikowe obciążenie grzewcze q [W/m 2 ] Izolacja według EnEV Izolacja według EnEV 2009 Dom efektywny energetycznie 100 wg KfW Dom efektywny energetycznie 70 wg KfW Dom pasywny 10 ab. 3 Wskaźnikowe zapotrzebowanie na ciepło Zapotrzebowanie na moc cieplną Q wylicza się z ogrzewanej powierzchni A i wskaźnikowego zapotrzebowania na moc cieplną q w następujący sposób: Q [ W] = A [ m 2 ] q [ W/m 2 ] Przykład Jak duże jest obciążenie grzewcze w przypadku domu o powierzchni do ogrzania 150 m 2 i izolacji cieplnej według EnEV 2009? Z tab. 3 uzyskujemy dla izolacji według EnEV 2009 wskaźnikowe obciążenie grzewcze równe 30 W/m 2. W ten sposób wyliczone obciążenie grzewcze wynosi: Obliczenie obciążenia grzewczego można wykonać również zgodnie z informacjami zawartymi w rozdziale Wartości orientacyjne wskaźnikowego zapotrzebowania na ciepło wynoszą wówczas: Q [ kw] = 3000 l/a = 12 kw 250 l/a kw Q = 150 m 2 30 W / m 2 = 4500 W= 4,5 kw Moc dodatkowa do przygotowania c.w.u. Jeżeli pompa ciepła używana ma być również do podgrzewania ciepłej wody, przy doborze pompy trzeba uwzględnić także wymaganą moc dodatkową. Wymagana moc cieplna do przygotowania c.w.u. zależy przede wszystkim od zapotrzebowania na ciepłą wodę. o z kolei zależy od liczby osób w gospodarstwie domowym i pożądanego komfortu związanego z ciepłą wodą. W normalnym budownictwie mieszkaniowym zakłada się zużycie na osobę wynoszące od 30 do 60 litrów ciepłej wody o temperaturze 45 C. Aby podczas projektowania instalacji zapewnić własne bezpieczeństwo i sprostać rosnącym wymaganiom 10 Logatherm WPL (2013/04)

11 Projektowanie i dobór pomp ciepła 3 użytkowników w zakresie komfortu, należy zastosować moc cieplną 200 W na osobę. Przykład: Jak duża jest dodatkowa moc cieplna dla gospodarstwa domowego składającego się z czterech osób o dziennym zapotrzebowaniu na ciepłą wodę wynoszącym 50 litrów na osobę? Dodatkowa moc cieplna na osobę wynosi 0,2 kw. W ten sposób dodatkowa moc cieplna w gospodarstwie domowym składającym się z czterech osób wynosi: Q WW = 4 0,2 kw = 0,8 kw Dodatkowa moc w okresach blokady zakładu energetycznego Wiele zakładów energetycznych wspiera instalację pomp ciepła poprzez wprowadzanie specjalnych taryf. W zamian za korzystniejsze ceny zakłady energetyczne zastrzegają sobie prawo wprowadzania okresów blokady pracy pomp ciepła, np. w okresach dużego obciążenia sieci energetycznej. Praca monowalentna i monoenergetyczna W monowalentnym i monoenergetycznym trybie pracy pompa ciepła musi być przewidziana na większą moc, aby pomimo okresów blokady móc zaspokoić wymagane zapotrzebowanie na ciepło w ciągu dnia. eoretycznie wyliczony współczynnik do określenia wielkości pompy ciepła wynosi: 24 h f = h - Czas blokady na dobę[ h] Praktyka pokazuje jednak, że potrzebna moc dodatkowa jest mniejsza, ponieważ nigdy nie są ogrzewane wszystkie pomieszczenia, a najniższe temperatury zewnętrzne są rzadko osiągane. W praktyce sprawdził się następujący sposób wymiarowania: Suma okresów blokady w ciągu dnia Dodatkowa moc cieplna [h] [% obciążenia grzewczego] ab. 4 Wynika z tego, że wystarczy dobrać pompę ciepła o wymiarach większych o ok. 5 % (w przypadku 2- godzinnych blokad) do 15 % (w przypadku 6-godzinnych blokad). Logatherm WPL (2013/04) 11

12 3 Projektowanie i dobór pomp ciepła Praca biwalentna W przypadku biwalentnego trybu pracy okresy blokady w zasadzie nie stanowią żadnej przeszkody, ponieważ w razie potrzeby uruchamiane jest drugie źródło ciepła. 3.3 Określenie wielkości pompy ciepła Z reguły pompy ciepła przewidziane są do następujących trybów pracy: Monowalentny tryb pracy: Całe obciążenie grzewcze budynku i obciążenie grzewcze na przygotowanie ciepłej wody pokrywane jest przez pompę ciepła (w przypadku pomp ciepła powietrze-woda raczej niepraktykowane). Monoenergetyczny tryb pracy: Obciążenie grzewcze budynku i obciążenie grzewcze na przygotowanie ciepłej wody pokrywane jest w większości przez pompę ciepła. W momentach szczytowego zapotrzebowania włącza się dogrzewacz elektryczny. Biwalentny tryb pracy: Obciążenie grzewcze budynku i obciążenie grzewcze na przygotowanie ciepłej wody pokrywane jest w większości przez pompę ciepła. W momentach szczytowego zapotrzebowania włącza się dodatkowe źródło ciepła (olejowe, gazowe, dogrzewacz elektryczny) Praca monoenergetyczna W trybie monoenergetycznym zawsze uwzględnia się, że obciążenia szczytowe nie mogą być pokryte przez samą pompę ciepła, lecz w połączeniu z grzałką elektryczną. Zalecamy takie zaprojektowanie pompy ciepła, żeby punkt biwalentny w przypadku trybu biwalentnego równoległego lub monoenergetycznego wynosił -5 C. Przy takim punkcie biwalentnym, zgodnie z DIN 4701 część 10, uzyskuje się udział pompy ciepła w wytwarzaniu ciepła wielkości ok. 98 %. Wówczas grzałka elektryczna musi dostarczyć jedynie 2 % ciepła. Zależnie od potrzeb wspomaga on zarówno ogrzewanie, jak i przygotowanie c.w.u. W tym celu stopniowo dostarczana jest wymagana moc (do 9 kw). Ważne jest takie zaprojektowanie, aby możliwie najmniejsza część energii dostarczana była w postaci bezpośredniej energii elektrycznej. Zbyt małe rozmiary zaprojektowanej pompy ciepła powodują niepożądany wysoki udział grzałki elektrycznej i tym samym zwiększenie kosztów energii elektrycznej. Pompy ciepła Logatherm WPL posiadają zintegrowaną grzałkę elektryczną prętową, za wyjątkiem WPL31 A. W przypadku tych modeli trzeba zamontować w zasobniku buforowym jedną lub więcej grzałek prętowych. Punkt biwalentny ϑ Biv [ C] Udział mocy μ 0,77 0,73 0,69 0,65 0,62 0,58 0,54 0,50 0,46 0,42 0,38 0,35 0,31 0,27 0,23 0,19 Udział w pokryciu zapotrzebowania α H.a 1,00 0,99 0,99 0,99 0,99 0,98 0,97 0,96 0,95 0,93 0,90 0,87 0,83 0,77 0,70 0,61 w trybie biwalentnym równoległym Udział w pokryciu zapotrzebowania α H.a 0,96 0,96 0,95 0,94 0,93 0,91 0,87 0,83 0,78 0,71 0,64 0,55 0,46 0,37 0,28 0,19 w trybie biwalentnym alternatywnym ab. 5 Wyciąg z normy DIN 4701 część 10 Przykład: Jak dużą moc pompy ciepła (praca A2/35) należy wybrać w przypadku budynku o powierzchni mieszkalnej 150 m 2, wskaźnikowym obciążeniu grzewczym 30 W/m 2, projektowej temperaturze zewnętrznej 12 C, zamieszkałym przez cztery osoby o dziennym zapotrzebowaniu na wodę wynoszącym 50 litrów, w przypadku czterech godzin dziennej blokady zakładu energetycznego? Wyliczone obciążenie grzewcze wynosi: Q H = 150 m 2 30 W/m 2 = 4500 W Dodatkowa moc cieplna na przygotowanie ciepłej wody wynosi 200 W na osobę dziennie. W ten sposób w gospodarstwie domowym z czterema osobami dodatkowa moc cieplna wynosi: Q WW = W = 800 W Wynika z tego, że suma obciążeń grzewczych na ogrzewanie i przygotowanie ciepłej wody wynosi: = Q HL = Q H + Q WW 4500 W W = 5300 W Zgodnie z rozdziałem w celu zapewnienia dodatkowej mocy cieplnej potrzebnej ze względu na czterogodzinny czas blokady obciążenie grzewcze pompy ciepła musi być podwyższone o ok. 10 %: = Q WP = 1,1 Q HL 1, W = 5830 W 12 Logatherm WPL (2013/04)

13 Projektowanie i dobór pomp ciepła ryb biwalentny ryb biwalentny zakłada zawsze drugie źródło ciepła, np. olejowy kocioł grzewczy, gazowy kocioł grzewczy lub zintegrowaną z urządzeniem grzałkę elektryczną. Punkt biwalentny wyznacza temperaturę zewnętrzną, do której obliczone zapotrzebowanie na ciepło pompa ciepła pokrywa samodzielnie, bez drugiego urządzenia grzewczego. Określenie punktu biwalentnego ma decydujące znaczenie przy doborze pompy ciepła. emperatury zewnętrzne w Niemczech zależne są od lokalnych warunków klimatycznych. Ponieważ jednak średnio tylko przez ok. 20 dni w roku panuje temperatura zewnętrzna poniżej 5 C, równoległy system grzewczy wspomagający pompę ciepła, np. dogrzewacz elektryczny, jest potrzebny w ciągu niewielu dni w roku. W Niemczech zaleca się następujące punkty biwalentne: 4 C do 7 C przy projektowej temperaturze zewnętrznej wynoszącej 16 C (według DIN-EN 12831) 3 C do 6 C przy projektowej temperaturze zewnętrznej wynoszącej 12 C (według DIN-EN 12831) 2 C do 5 C przy projektowej temperaturze zewnętrznej wynoszącej 10 C (według DIN-EN 12831) Dla domów o małym zapotrzebowaniu na ciepło punkt biwalentny może mieć niższą wartość ( rys. 6). Q [kw] WP 5 18 WP WP 3 d c WP 2 WP 1 6 a , b Rys. 6 Punkt biwalentny, krzywe mocy grzewczej pomp ciepła powietrze-woda o temperaturze zasilania 35 C (przedstawienie schematyczne) [a] Charakterystyka budynku [b] Projektowa temperatura zewnętrzna [c] Punkt biwalentny wybranej pompy ciepła (WP4) [d] Wymagany dogrzewacz elektryczny [Q] Moc grzewcza [ϑ] emperatura powietrza Krzywe mocy grzewczej: WPL.. A rys. 30, str. 38 i rys. 31, str. 39 W zakresie temperatur na prawo od punktu biwalentnego zapotrzebowanie na ciepło może być pokryte przez samą pompę ciepła. W zakresie temperatur na lewo od punktu biwalentnego odcinek pomiędzy krzywymi odpowiada potrzebnej dodatkowej mocy grzewczej. ϑ [ C] il W celu wyboru odpowiedniej pompy ciepła należy nanieść na krzywe mocy grzewczej na rys. 6 krzywą charakterystyczną budynku. W uproszczeniu można ją narysować w postaci prostej pomiędzy ustaloną wymaganą mocą w standardowym punkcie obliczeniowym (w przykładzie 16 C, 12 kw) oraz mocą cieplną 0 kw przy 20 C. Jeżeli punkt przecięcia krzywej charakterystycznej budynku z krzywą mocy grzewczej leży w pobliżu przewidzianej temperatury biwalencji, zastosowana może być odpowiadająca jemu pompa ciepła, w przykładzie wybrana została WP 4. Na podstawie odstępu pomiędzy krzywą mocy grzewczej a krzywą charakterystyczną budynku w standardowym punkcie obliczeniowym możliwe jest odczytanie zapotrzebowania na dodatkową moc, które pokrywane Logatherm WPL (2013/04) 13

14 3 Projektowanie i dobór pomp ciepła jest przy użyciu elektrycznych grzałek prętowych lub kotła grzewczego. Przykład ( rys. 6) Wymagane całkowite zapotrzebowanie na moc (moc grzewcza + zapotrzebowanie na moc do podgrzania ciepłej wody) czas blokady = całkowite zapotrzebowanie na moc w standardowym punkcie obliczeniowym: Izolacja termiczna Wszystkie przewody ciepłownicze i chłodnicze muszą zostać zaopatrzone w odpowiednią izolację cieplną, zgodnie z obowiązującymi normami Naczynie wzbiorcze W przypadku remontu starych instalacji ze względu na dużą pojemność wodną należy sprawdzić, czy potrzebne jest dodatkowe naczynie wzbiorcze (zapewnia klient). Q erf = 12kW 3.4 Ogrzewanie basenu F. 6 Wymagane całkowite zapotrzebowanie na moc pompy ciepła W standardowym punkcie obliczeniowym wybrana pompa ciepła ma moc grzewczą 5,8 kw. Moc, którą należy dodatkowo dostarczyć za pomocą elektrycznych grzałek prętowych (tryb monoenergetyczny) lub drugiego źródła ciepła (tryb biwalentny), oblicza się: Q zus = Q erf Q WP( -16 C) = 12 kw 5,8 kw = 6,2 kw F. 7 Moc grzewcza wymagana dodatkowo do pompy ciepła Z reguły dodatkowa moc grzewcza wynosi ok. 50 % do 60 % potrzebnej mocy grzewczej. Chociaż udział mocy dogrzewacza elektrycznego jest stosunkowo duży, jego wkład wynosi tylko ok. 2 % do 5 % rocznej pracy grzewczej. Ustalony punkt biwalentny wynosi - 4,5 C Basen odkryty Do podgrzewania basenów odkrytych szczególnie odpowiednie są pompy ciepła typu powietrze-woda. Przy łagodnych temperaturach zewnętrznych pompy ciepła powietrze-woda mają wysokie współczynniki wydajności umożliwiające podgrzewanie wody w basenie. Do przekazywania mocy pompy ciepła potrzebne są następujące podzespoły: Płytowy wymiennik ciepła: Moc przesyłowa płytowego wymiennika ciepła musi być dostosowana do mocy grzewczej oraz maksymalnej temperatury zasilania pompy ciepła. Powierzchnia wymiennika zajmuje około 5 do 7 razy większą powierzchnię od instalacji kotłowej z projektową temperaturą zasilania wynoszącą 90 C. Dodatkowa płyta główna HMC20 Z: Za pomocą dodatkowej płyty głównej możliwa jest regulacja podgrzewania basenu. ermostat basenu: Przy użyciu termostatu basenu steruje się pracą pompy ciepła Filtr basenu Pompa filtra Pompa napełniania basenu Podłączenie płytowego wymiennika ciepła wykonuje się równolegle do obiegu grzewczego oraz przygotowania c.w.u. ermostat zapewnia włączenie pompy napełniania basenu oraz urządzeń filtrujących basen. Aby możliwe było przekazanie wytworzonej energii, trzeba zapewnić, aby podczas zapotrzebowania basenu na ciepło pracowała pompa wtórna obiegu basenu. Ponadto w fazie podgrzewania nie może odbywać się żadne płukanie powrotne filtra. Należy zapewnić blokadę płukania powrotnego. Zapotrzebowanie na ciepło basenu odkrytego zależne jest od następujących czynników: Czasu użytkowania basenu Żądanej temperatury basenu Przykrycia basenu Prędkości wiatru Jeżeli basen będzie tylko krótko podgrzewany podczas okresów braku ogrzewania, zapotrzebowanie na ciepło jest pomijalne. Jeżeli basen ma być jednak stale podgrzewany, zapotrzebowanie na ciepło może odpowiadać zapotrzebowaniu na ciepło domu mieszkalnego. 14 Logatherm WPL (2013/04)

15 Projektowanie i dobór pomp ciepła 3 emperatura wody 1) 20 C 24 C 28 C [W/m 2 ] [W/m 2 ] [W/m 2 ] z przykryciem 2) bez przykrycia, położenie osłonięte bez przykrycia, położenie częściowo osłonięte bez przykrycia, położenie nieosłonięte (silny wiatr) ab. 6 Wartości orientacyjne zapotrzebowania na ciepło odkrytego basenu 1) dla przewidywanego okresu ogrzewania od maja do września 2) obowiązuje tylko dla prywatnych basenów w przypadku korzystania do 2 godz. dziennie Pierwsze podgrzewanie basenu do temperatury powyżej 20 C, w zależności od wielkości basenu i mocy zainstalowanej pompy ciepła, może trwać wiele dni. W takim wypadku potrzebna jest ilość ciepła ok. 12 kwh m² zawartości basenu. Jeżeli basen podgrzewany będzie tylko poza okresem grzewczym, nie trzeba uwzględniać żadnego dodatkowego zapotrzebowania na moc. Dotyczy to również instalacji, w których zaprogramowany jest tryb obniżenia i ogrzewanie basenu przełożone jest na godziny nocne Basen kryty Ponieważ basen kryty z reguły używany jest przez cały rok, zapotrzebowanie na moc pompy ciepła do ogrzewania basenu musi uwzględniać jego zapotrzebowanie na ciepło. Zapotrzebowanie basenu krytego na ciepło zależne jest od następujących czynników: emperatury basenu Czasu użytkowania basenu emperatury pomieszczenia emperatura pomieszczenia emperatura wody 20 C 24 C 28 C [ C] [W/m 2 ] [W/m 2 ] [W/m 2 ] ab. 7 Wartości orientacyjne zapotrzebowania na ciepło basenu krytego Jeżeli basen będzie przykryty i czas użytkowania basenu krytego będzie wynosić maksymalnie 2 godz. dziennie, zalecana moc może być obniżona o 50 %. Podczas ogrzewania basenu zostaje przerwane ogrzewanie budynku. Zalecamy przełożyć ogrzewanie basenów krytych na godziny nocne. Logatherm WPL (2013/04) 15

16 3 Projektowanie i dobór pomp ciepła 3.5 Wybór i możliwości ustawienia pompy ciepła Podczas montażu zewnętrznego pomp ciepła WPL14-31 A należy przestrzegać następujących punktów: W celu wykonania podstawy montażowej, na której stoi pompa ciepła, konieczne są prace ziemne. Niezbędne są również prace budowlane do położenia izolowanych rur grzewczych oraz wykonania połączeń elektrycznych od pompy ciepła do wnętrza budynku. Zasilanie napięciem WPL.. A: Logatherm WPL.. A musi być połączona za pomocą przewodów z regulatorem pompy ciepła, który usytuowany jest w pomieszczeniu zainstalowania. Przewody te zabezpieczone są przed zamianą za pomocą kodowanych wtyków. Wszystkie przewody elektryczne muszą być położone w pustej rurze o minimalnej średnicy 70 mm. Uszczelnienie pustej rury leży w zakresie użytkownika. Dodatkowo użytkownik musi zlecić elektrykowi podłączenie zasilania pompy ciepła oraz oddzielnego zasilania grzałki elektrycznej prętowej. WPL31 A (oraz WPL31 I) nie ma żadnych wewnętrznych grzałek prętowych. Istnieje jednak możliwość przykręcenia wielu grzałek prętowych o maksymalnej mocy 7,5 kw w równoległym zasobniku buforowym. W wielofunkcyjnym zasobnikowym podgrzewaczu c.w.u. Logalux KNW... EW mogą być przykręcone dwie grzałki prętowe 9 kw Należy przewidzieć odprowadzenie kondensatu do kanalizacji budynku. Należy zachować minimalne okresy konserwacji; szczegółowe informacje dotyczące minimalnych okresów dla poszczególnych pomp można znaleźć w rozdziale Ze względu na występujące emisje hałasu i dźwięku oraz ruch powietrza należy uwzględnić minimalne odstępy od ścian budynku oraz innych przeszkód. Ustawienie oraz kierunek wydmuchiwania z pomp ciepła najlepiej wybrać w stronę ulicy, ponieważ pomieszczenia wymagające ochrony rzadko są tam skierowane. Za pomocą przeszkód budowlanych można obniżyć poziom ciśnienia akustycznego. Należy unikać: bezpośredniego wydmuchiwania zimnego powietrza w kierunku sąsiadów (taras, balkon itd.) oraz kierowania wydmuchu bezpośrednio na ściany domu lub garażu, ponieważ odbicia dźwięku mogą prowadzić do podwyższonego poziomu ciśnienia akustycznego; ustawienia na twardych akustycznie podłogach. Należy przestrzegać zaleceń Instrukcji technicznej do celów ochrony przed hałasem oraz postanowień odpowiedniego lokalnego prawa budowlanego. 16 Logatherm WPL (2013/04)

17 Projektowanie i dobór pomp ciepła Ustawienie na zewnątrz (WPL.. A) Miejsce ustawienia Miejsce ustawienia musi spełniać następujące wymagania: Pompa ciepła musi być dostępna ze wszystkich stron. Odległość pompy ciepła od ścian, chodników, tarasów itd. musi wynosić co najmniej 3 m. Ustawienie w zagłębieniu jest niedopuszczalne, ponieważ zimne powietrze opada na dół i przez to nie następuje wymiana powietrza. W przypadku ustawienia na płaskim dachu, w celu ochrony przed silnym wiatrem, pompa ciepła powinna być przymocowana do podłoża. Szczegółowe informacje dotyczące ustawienia i minimalnych odległości można znaleźć w rozdziale 4.1.5, od str. 36. Podłoże Zasadniczo pompę ciepła należy ustawić na stale twardej, płaskiej, równej i poziomej powierzchni. Zalecamy ustawienie pompy ciepła na wylanej płycie betonowej lub na płytach chodnikowych ułożonych na warstwie chroniącej przed mrozem. Pompa ciepła musi stać poziomo na całej powierzchni. Strona wylotu i wlotu powietrza Strona wlotu i wylotu powietrza musi być wolna. Pompa ciepła nie powinna być ustawiona stroną wylotu powietrza w kierunku domu (głośna strona urządzenia). Powietrze na wylocie pompy ciepła jest o ok. 5 K zimniejsze od temperatury otoczenia. Z tego powodu w obszarze tym może wcześnie dochodzić do tworzenia się lodu. W związku z tym wylot nie może być skierowany bezpośrednio na ściany, tarasy i chodniki. Dźwięk W celu uniknięcia mostów akustycznych podstawa pompy ciepła musi być zamknięta na całym obwodzie. Aby uniknąć połączeń powietrznych i podwyższenia poziomu hałasu na skutek odbicia, nie ustawiać pompy ciepła w zagłębieniach, rogach budynku lub między dwoma murami. Szczegóły dotyczące dźwięku i jego rozchodzenia się str Połączenia rurowe do przyłączy instalacji ogrzewczej Połączenie pompy ciepła z instalacją ogrzewczą we wnętrzu budynku wykonywane jest przeważnie za pomocą izolowanych rur ogrzewania ( Opis osprzętu). W celu ochrony przed mrozem rury powinny być położone ok. 20 cm poniżej głębokości zamarzania. Pompa ciepła podłączana jest od dołu. Bardzo praktyczne okazało się stosowanie w tym celu elastycznych rur pakietu instalacyjnego INPA Przyłącze wody grzewczej Podczas określania średnicy rur i wyboru pomp c.o. należy uwzględnić następujące przepustowości wody grzewczej: Logatherm Przyłącze wody grzewczej Przepustowość wody grzewczej [l/h] WPL12 A R 1 AG 2500 WPL14 A R1¼ AG 2900 WPL18 A R 1 ¼ AG 3800 WPL25 A R1¼ AG 5000 WPL31 A R 1 ½ AG 6000 ab. 8 Przepustowość wody grzewczej przy wyborze rur i pomp c.o. dla WPL.. A Wartości strat ciśnienia znaleźć można w parametrach technicznych ( tab. 36, str. 107) Kondensat Podczas pracy i odtajania pompy ciepła tworzy się kondensat. Kondensat musi być odprowadzony za pomocą odpowiedniej niezamarzającej rury odpływowej o średnicy co najmniej 50 mm. Jeżeli występują warstwy przepuszczające wodę, wystarczy wprowadzić rurę do ziemi na głębokość 90 cm. Odprowadzenie do kanalizacji dozwolone jest tylko poprzez syfon, do którego powinien być zapewniony stały dostęp w celu wykonywania konserwacji. Zachowany musi być przy tym wystarczający spadek. 3.7 Wymagania dot. izolacji akustycznej Podstawowe pojęcia z akustyki Czy to pompa ciepła, samochód czy samolot każde źródło dźwięku powoduje hałas. Powietrze wokół źródła dźwięku wprawiane jest przy tym w drgania, które rozchodzą się w postaci fal jako fala ciśnienia. a fala ciśnienia jest dla nas słyszalna wskutek wprawiania w drgania błony bębenkowej ucha. Jako miarę dźwięku w powietrzu stosuje się techniczne pojęcia ciśnienia akustycznego i mocy akustycznej: Moc akustyczna lub poziom mocy akustycznej jest typową wielkością dla źródła dźwięku. Może być ona określona tylko rachunkowo na podstawie pomiarów dokonanych w zdefiniowanej odległości od źródła dźwięku. Opisuje ona sumę energii dźwiękowej (zmianę ciśnienia powietrza), która oddawana jest we wszystkich kierunkach. Jeżeli uwzględni się całkowitą wyemitowaną moc akustyczną i odniesie ją do powierzchni obwiedni w określonej odległości, wówczas wartość ta pozostanie zawsze stała. Na podstawie poziomu mocy akustycznej urządzenia można porównywać je ze sobą pod względem akustycznym. Logatherm WPL (2013/04) 17

18 3 Projektowanie i dobór pomp ciepła Ciśnienie akustyczne opisuje zmianę ciśnienia powietrza na skutek pojawienia się drgań w powietrzu spowodowanych przez źródło dźwięku. Im większa zmiana ciśnienia powietrza, tym dźwięk odbierany jest jako głośniejszy. Zmierzony poziom ciśnienia akustycznego jest zawsze zależny od odległości od źródła dźwięku. Poziom ciśnienia akustycznego jest techniczną wielkością pomiarową, która określa np. spełnienie technicznych wymogów imisyjnych zgodnie z instrukcją techniczną dotyczącą hałasu. Emisja dźwięku przez źródła dźwięku i hałasu mierzona i podawana jest jako poziom w decybelach (db). Chodzi przy tym o wielkość odniesienia, przy czym wartość 0 db odpowiada w przybliżeniu poziomowi progu słyszalności. Dwukrotne zwiększenie poziomu, np. przez drugie źródło dźwięku emitujące ten sam dźwięk, odpowiada wzrostowi o 3 db. Aby dźwięk odczuwać jako dwa razy głośniejszy, w odniesieniu do średniego ludzkiego słuchu potrzebne jest podniesienie poziomu dźwięku o 10 db. Rozchodzenie się dźwięku w wolnej przestrzeni Jak wspomniano, wraz ze wzrostem odległości moc akustyczna rozkłada się na zwiększoną powierzchnię w taki sposób, że wynikający ztego poziom ciśnienia akustycznego spada wraz ze wzrostem odległości ( rys. 7). A [db] b WPL14-31A WPL10 31 A W a 10 m 5 m 1 m N 10 m 5 m 1 m 15 W O W B [m] Rys. 7 Spadek poziomu ciśnienia akustycznego wraz ze wzrostem odległości do pompy ciepła na przykładzie WPL14 31 A (wartości tab. 9) [a] Częściowe odbicie [b] Bez odbicia [A] Spadek poziomu akustycznego [B] Odległość od źródła dźwięku [N] Północ [O] Wschód [S] Południe [W] Zachód Logatherm N 1 db (A) O 1 db (A) S 1 db (A) W 1 db (A) Ponadto wartość poziomu ciśnienia akustycznego w określonym miejscu zależna jest od rozchodzenia się dźwięku. Na rozchodzenie się dźwięku wpływają następujące warunki otoczenia: Zacienienie przez duże przeszkody, np. budynki, mury, deformacje terenu N 5 db (A) O 5 db (A) S 5 db (A) W 5 db (A) S N 10 db (A) O 10 db (A) S 10 db (A) W 10 db (A) WPL14/18 A WPL25/31 A ab. 9 Spadek poziomu ciśnienia akustycznego Odbicia na twardych akustycznie powierzchniach takich jak fasady budynków z tynku lub szkła lub asfaltowe i kamienne powierzchnie Zmniejszenie poziomu rozchodzącego się dźwięku przez absorbujące dźwięk powierzchnie, np. warstwa świeżego śniegu, kora drzew itp. Wzmocnienie obniżenia przez wilgotność i temperaturę powietrza lub przez określony kierunek wiatru. 18 Logatherm WPL (2013/04)

19 Projektowanie i dobór pomp ciepła Wartości graniczne imisji dźwięku wewnątrz i na zewnątrz budynków W Niemczech Instrukcja techniczna dotycząca ochrony przed hałasem reguluje na podstawie orientacyjnych wartości określanie i ocenę imisji hałasu. Imisje hałasu ocenione będą w rozdziale 6. Instrukcji technicznej dotyczącej ochrony przed hałasem. Operator urządzenia wytwarzającego hałas jest odpowiedzialny za utrzymanie wartości granicznych imisji. Pojedyncze impulsy hałasu mogą chwilowo przekraczać wartości orientacyjne imisji w następujący sposób: W dzień (w godz ): o < 30 db(a) W nocy (w godz ): o < 20 db(a) Miarodajne imisje hałasu należy mierzyć 0,5 m przed środkiem otwartego okna (poza budynkiem) pomieszczenia wymagającego ochrony, które jest najbardziej dotknięte hałasem. Decydujące są następujące wartości graniczne: Wewnątrz budynków W przypadku przenoszenia hałasu wewnątrz budynków lub przenoszenia dźwięków wewnątrz przedmiotów wartości orientacyjne imisji do oceny dla pomieszczeń mieszkalnych wymagających ochrony wynoszą: Pomieszczenia, które wymagają ochrony Pomieszczenia mieszkalne i sypialne Pokój dziecięcy Pomieszczenia do pracy/ biura Sale lekcyjne/ pomieszczenia wykładowe W dzień W nocy ab. 10 Wartości imisji w obrębie budynków Wartości orientacyjne imisji [db(a)] Podczas ustawiania pomp ciepła w obrębie budynków należy uwzględnić tzw. pomieszczenia wymagające ochrony (według DIN 4109). Na zewnątrz budynków Podczas ustawiania pomp ciepła na zewnątrz budynków należy przestrzegać następujących orientacyjnych wartości imisji: Wartości Obszary/budynki orientacyjne imisji [db(a)] ereny przemysłowe 70 Parki przemysłowe Ścisłe centra miast, obszary wiejskie, obszary zabudowy mieszanej Ogólne obszary zamieszkałe i obszary małych osiedli Obszary wyłącznie mieszkalne ereny uzdrowiskowe, szpitale i zakłady opieki W dzień W nocy W dzień W nocy W dzień W nocy W dzień W nocy W dzień W nocy ab. 11 Wartości orientacyjne imisji na zewnątrz budynków Wpływ miejsca ustawienia pomp ciepła na emisję hałasu i emisję drgań Emisje hałasu i emisje drgań dają się znacząco obniżyć poprzez wybór odpowiedniego miejsca ustawienia. Szczegółowe informacje odnośnie do wymagań dot. miejsca ustawienia pompy ciepła znajdują się w rozdziale 3.5, jak również w rozdziale 3.6 (w przypadku ustawienia zewnętrznego) Pozostawienie szczeliny w posadzce W celu minimalizacji drgań i hałasu w budynku pompy ciepła powinny być w najlepszy możliwy sposób odsprzężone od konstrukcji budynku. Zasadniczo należy unikać ustawienia pomp ciepła na stropach i podłogach z lekkiej konstrukcji. Dobre tłumienie hałasu uzyskuje się dzięki podłożonej macie gumowej. W przypadku posadzki pływającej zarówno w posadzce, jak i w izolacji akustycznej wokół pompy ciepła należy pozostawić szczelinę ( rys. 8) il Rys. 8 Pozostawienie szczeliny w posadzce [1] Strop betonowy [2] Izolacja akustyczna [3] Pływająca posadzka [4] Wycięcie Logatherm WPL (2013/04) 19

20 3 Projektowanie i dobór pomp ciepła 3.8 Przygotowanie wody i jakość unikanie szkód w instalacjach ogrzewczych ciepłej wody W rozdziale VDI 2035 można znaleźć wartości orientacyjne dla wody napełniającej i uzupełniającej. Dzięki mniejszej zawartości jonów berylowców i wodorowęglanów w porównaniu do urządzeń podgrzewania wody użytkowej niebezpieczeństwo osadzania się kamienia w instalacjach ogrzewczych ciepłej wody jest ograniczone. Z praktyki wynika jednak, że w określonych warunkach mogą wystąpić szkody na skutek osadzania się kamienia. Warunkami są: Całkowita moc instalacji ogrzewczej ciepłej wody Wskaźnikowa objętość instalacji Woda do napełniania i uzupełniania Rodzaj i konstrukcja źródła ciepła W celu zapobieżenia osadzaniu się kamienia należy utrzymać dla wody do napełniania i uzupełniania następujące wartości orientacyjne: Całkowita moc grzewcza Suma berylowców Całkowita twardość [kw] [mol/m 3 ] [ d] 50 brak brak wymagań 1) wymagań 1) > 50 do 200 2,0 11,2 > 200 do 600 1,5 8,4 ab. 12 > 600 < 0,02 < 0,11 1)W instalacjach z przepływowymi podgrzewaczami wody oraz do systemów z grzałką elektryczną wartość wskazana sumy berylowców wynosi 3,0 mol/m 3, odpowiednio 16,8 d Wartości orientacyjne opierają się na wieloletnich doświadczeniach praktycznych i zakładają, że: podczas okresu eksploatacji instalacji suma całkowitej ilości wody do napełniania i uzupełniania nie przekroczy trzykrotnej wielkości objętości znamionowej instalacji ogrzewczej; wskaźnikowa objętość instalacji wynosi < 20 l/kw mocy grzewczej; wykonano wszystkie działania w celu uniknięcia korozji po stronie wody wedługvdi 2035 strona 2. Ponieważ w pompach ciepła powietrze-woda zawsze występuje grzałka elektryczna, również w przypadku instalacji < 50 kw konieczne jest zmiękczanie wody lub podjęcie innych działań wg rozdziału 4, jeżeli: suma berylowców ustalona na podstawie analizy wody do napełniania i uzupełniania przekracza wartość wskazaną i/lub należy oczekiwać większych ilości wody napełniającej i uzupełniającej i/lub specyficzna pojemność instalacji wynosi > 20 l/kw mocy grzewczej. Demineralizacja całkowita W arkuszu roboczym K8 opisane są działania mające na celu przygotowanie wody, które powinny być zastosowane również w przypadku pompy ciepła powietrze-woda. Podczas demineralizacji całkowitej z wody usuwane są nie tylko wszystkie czynniki powodujące twardość wody, jak np. wapno, ale także wszystkie czynniki powodujące korozję, np. chlorki. Woda do napełniania i uzupełniania wprowadzana do instalacji musi mieć przewodność 10 μs/cm. Całkowicie zdemineralizowaną wodę o takiej przewodności można uzyskać, używając tzw. wkładów ze złożem mieszanym, jak również urządzeń do osmozy. Po napełnieniu instalacji całkowicie zdemineralizowaną wodą po kilkumiesięcznej pracy grzewczej w wodzie instalacyjnej ustabilizuje się sposób pracy charakterystyczny dla eksploatacji z niską zawartością soli w myśl normy VDI W trybie pracy ze zdemineralizowaną wodą woda w instalacji osiągnęła stan idealny. Woda w instalacji nie zawiera wówczas żadnych czynników powodujących twardość, usunięte są wszystkie czynniki powodujące korozję, a przewodność jest na bardzo niskim poziomie. Podsumowanie W odniesieniu do pomp ciepła Logatherm WPL zalecamy: Przy < 16,8 dh i całkowitej ilości wody do napełniania i uzupełniania < trzykrotnej objętości instalacji oraz < 20 l/kw wielkości instalacji przygotowanie wody nie jest konieczne Jeżeli podane wcześniej warunki brzegowe będą przekroczone konieczne przygotowanie wody Zalecenie: zastosować w pełni zdemineralizowaną wodę do napełniania i uzupełniania. W wyniku napełnienia instalacji w pełni zdemineralizowaną wodą możliwa jest eksploatacja z niską zawartością soli i minimalizacja czynników korozyjnych. Alternatywa: Zmiękczyć wodę do napełniania, kiedy przekroczone będą wartości orientacyjne. W instalacjach biwalentnych należy uwzględnić wymagania specyficzne dla substancji roboczych biwalentnego źródła ciepła/ instalacji. 3.9 Rozporządzenie w sprawie oszczędzania energii (EnEV) - przepisy niemieckie EnEV 2009 wprowadzono istotne zmiany w porównaniu do EnEV 2007 Rozporządzenie EnEV 2007 zostało zaktualizowane w 2009 roku. W nowelizacji położono większy nacisk na zmniejszenie zapotrzebowania na energię pierwotną w budynkach oraz redukcję strat powstających podczas przesyłu energii. Priorytet powinno zyskać integrowanie odnawialnych źródeł energii, np. instalowanie pomp ciepła. Nowe budynki: Górna granica dopuszczalnego zapotrzebowania na energię pierwotną w skali rocznej zmniejsza się średnio o 30 %. Prąd uzyskiwany z odnawialnych źródeł energii powinien być wliczany do zapotrzebowania budynku na energię (tak by nie została przekroczona wartość obliczeniowa tego 20 Logatherm WPL (2013/04)